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模板特化详解与示例代码

news 2025/5/5 12:19:16

1. 模板特化时类型模板参数减少

模板特化时，特化版本可以比主模板有更少的模板参数。

cpp

// 主模板
template <typename T, typename U>
class MyPair {T first;U second;
public:MyPair(T f, U s) : first(f), second(s) {}
};// 特化版本 - 减少一个类型参数
template <typename T>
class MyPair<T, int> {  // 当第二个类型是int时的特化T first;int second;
public:MyPair(T f, int s) : first(f), second(s * 2) {}  // 对int特殊处理
};int main() {MyPair<double, char> p1(1.1, 'a');  // 使用主模板MyPair<double, int> p2(1.1, 5);     // 使用特化版本，second会变成10
}

2. 全特化时类型模板参数消失

全特化是完全指定所有模板参数，不需要任何模板参数了。

cpp

// 主模板
template <typename T, typename U>
class Calculator {
public:static T add(T a, U b) { return a + b; }
};// 全特化 - template<> 没有模板参数
template <>
class Calculator<int, int> {
public:static int add(int a, int b) { std::cout << "Using int-int specialization\n";return a + b; }
};int main() {Calculator<double, int>::add(1.5, 2);  // 使用主模板Calculator<int, int>::add(3, 4);       // 使用全特化版本
}

3. 偏特化不只是特化某个参数，也可以特化参数类型

偏特化可以特化参数的类型模式，而不仅仅是具体类型。

cpp

// 主模板
template <typename T>
class Container {
public:void print() { std::cout << "Generic Container\n"; }
};// 偏特化 - 针对指针类型的特化
template <typename T>
class Container<T*> {
public:void print() { std::cout << "Pointer Container\n"; }
};// 偏特化 - 针对模板类型的特化
template <typename T>
class Container<std::vector<T>> {
public:void print() { std::cout << "Vector Container\n"; }
};int main() {Container<int> c1;        // 使用主模板c1.print();               // 输出: Generic ContainerContainer<int*> c2;       // 使用指针特化c2.print();               // 输出: Pointer ContainerContainer<std::vector<double>> c3;  // 使用vector特化c3.print();               // 输出: Vector Container
}

4. 函数模板特化的参数处理

函数模板特化时，参数可以显式指定、推导或使用缺省值。

cpp

// 主模板
template <typename T, typename U = int>
void func(T a, U b = 0) {std::cout << "Primary template: " << a << ", " << b << "\n";
}// 显式特化 - 所有参数显式指定
template <>
void func<double, double>(double a, double b) {std::cout << "Specialization for double, double: " << a + b << "\n";
}// 显式特化 - 推导给
template <>
void func(char a, int b) {std::cout << "Specialization for char, default int: " << std::string(b, a) << "\n";
}int main() {func(1, 2);             // 使用主模板，推导T=int, U=intfunc(1.0, 2.0);         // 使用double,double特化func('a', 5);           // 使用char特化，U使用缺省intfunc(1.0f, 2);          // 使用主模板，T=float, U=int
}

5. 类模板特化的参数处理

类模板特化时，参数可以显式指定或使用缺省值。

cpp

// 主模板
template <typename T, typename U = char, int N = 10>
class Box {
public:void print() {std::cout << "Primary Box: " << typeid(T).name() << ", " << typeid(U).name() << ", " << N << "\n";}
};// 全特化 - 所有参数显式指定
template <>
class Box<double, float, 20> {
public:void print() {std::cout << "Specialized Box for double, float, 20\n";}
};// 偏特化 - 部分参数使用缺省值
template <typename T>
class Box<T, short> {
public:void print() {std::cout << "Partial specialization for " << typeid(T).name() << ", short, 15\n";}
};// 偏特化 - 使用缺省参数
template <typename T, int N>
class Box<T, char, N> {
public:void print() {std::cout << "Partial specialization for " << typeid(T).name() << ", char, " << N << "\n";}
};int main() {Box<int, long, 5> b1;   // 使用主模板b1.print();Box<double, float, 20> b2;  // 使用全特化b2.print();Box<std::string, short, 15> b3;  // 使用偏特化b3.print();Box<bool, char, 8> b4;  // 使用偏特化 (T=bool, U=char缺省, N=8)b4.print();Box<float> b5;          // 使用主模板 (T=float, U=char缺省, N=10缺省)b5.print();
}